電學計量中不確定度的評定

1、電學計量中不確定度的評定引言：在很多情況下，不同的檢測方法，會直接妨礙到對測 量不確定程度的影響，在計量學和統(tǒng)計學的計算中我們要對計量 過程中的不確定度進行合理的排除，保證檢測結(jié)果不會對不確定度造成影響，通過合理的評定方法和評定依據(jù)來提高數(shù)據(jù)的確認 能力和準確性。一、誤差因素誤差是形成不確定度的主要原因之一， 對其進行系統(tǒng)研究能 夠有利于對不確定度的判定，誤差在分類上是根據(jù)系統(tǒng)性質(zhì)和原 因來劃分的，通常分為隨機誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差等。這些 誤差的形成按其本意都被確定在重復性條件之下，通過多次測量依據(jù)能夠得出平均值和測量的真差值。這在誤差的掌握程度上來看，可以進行直接判定。首先系統(tǒng)誤差本質(zhì)與

2、重復性關系很密切， 在很多情況下系統(tǒng)誤差值能夠根據(jù)正負情況的準確性來確定的， 隨機誤差則存在較大的偶然性，它是通過重復性分析后與測定值 進行判斷才得出的。隨機誤差是在多指數(shù)的變化規(guī)律下所形成 的，其規(guī)律并沒有被掌握，它可以被定義為測量過程中誤差為零 的分量值。而粗大型誤差則是疏忽誤差和過失誤差來組成的，在統(tǒng)計過程中，誤差的預期值會根據(jù)產(chǎn)生的主要因素發(fā)生異常所改 變，并且在進行數(shù)據(jù)處理時，必須將其剔除。二、不確定度測量不確定度是在一個相對合理的環(huán)境中根據(jù)不同種因素 對測量所造成影響進行修訂的結(jié)果， 在這個修訂結(jié)果中， 測量系 數(shù)要被控制的統(tǒng)計狀態(tài)以下， 并且通過隨機的控制來提高測量過 程中的重復

3、現(xiàn)象。 被測量值在理解上分為多個測量結(jié)果， 這些測 量結(jié)果能夠通過測量量所的純， 但是這些測量量中還包含很多不 確定的測量因素。 這也使分量能夠在分量值中被合理體現(xiàn)。 測量 的分散性性還與測試過程中產(chǎn)生誤差由直接的關系， 例如通過分 數(shù)性來確定一個標準， 就需要在測量值之間進行區(qū)間的分散， 這 是測量中不確定度和測量誤差的根本區(qū)別。 測量誤差中的差值會 以一個點來呈現(xiàn)。 而測量中的不決定度則是一個完整的區(qū)間， 這 種分散性使測量標準能夠出現(xiàn)成倍的偏差。三、測量不確定度與誤差的聯(lián)系 誤差是不確定度的基礎 , 研究測量不確定度首先需研究誤差 只有對誤差的性質(zhì)、 分布規(guī)律、 相互聯(lián)系及對測量結(jié)果的誤

4、差傳 遞關系等有了充分的認識和了解 , 才能更好的估計各不確定度分 量, 正確得到測量結(jié)果的不確定度。不確定度是對經(jīng)典誤差理論 的一個補充 , 是現(xiàn)代誤差理論的內(nèi)容之一。測量不確定度與誤差 的區(qū)別有如下幾種：1、評定的區(qū)別測量過程中的不確定值往往是分散性的， 對于影響所產(chǎn)生的 誤差來說這種分散性是不能夠通過一個確定的區(qū)間進行統(tǒng)計的， 根據(jù)測量結(jié)果不能得到相應的分布區(qū)間， 而測量的誤差是整個測 量結(jié)果出現(xiàn)偏離的主要程度， 它的測量結(jié)果和真值之間的差別是 其本質(zhì)。不同的測量誤差和評定結(jié)果都可能直接成為測量真值， 并且這種真值是不準確的， 當被約定的真值能夠起到代替作用是 就形成了估計值， 這種值在

5、測量不確定參數(shù)和標準差事通常通過 半值信區(qū)來表示， 人們在根據(jù)實驗、 參數(shù)等進行判定才能最后確 定不確定值。 在不同性質(zhì)上進行區(qū)分時我們可以根據(jù)不同的性質(zhì) 按照系統(tǒng)和隨機兩類來進行， 所測量的不確定值可以根據(jù)標準不 確定度的評定方法來進行，而不是進行簡單的 A/B 類確定。2、影響因素的區(qū)別測量誤差是客觀存在的 ,不受外界因素的影響 , 不以人的認 識程度而改變。測量不確定度由人們經(jīng)過分析和評定得到, 因而與人們對被測量、影響量及測量過程的認識有關。因此 , 在進行 不確定度分析時一 , 應充分考慮各種影響因素 , 并對不確定度的 評定加以驗證。否則由于分析估計不足 , 可能在測量結(jié)果非常接

6、近真值（即誤差很小 ）的情況下評定得到的不確定度卻較大 , 也可 能在測量誤差實際上較大的情況下 , 給出的不確定度卻偏小，對 測量結(jié)果修正的區(qū)別系統(tǒng)誤差的估計值如果已知則可以對測量結(jié)果進行修正, 得到已修正的測量結(jié)果。而測量不確定度無法對測量結(jié)果進行修 正。四、實際測量案例 為了系統(tǒng)的體現(xiàn)出不確定度在電學計量中的影響我們以型 號為 HL6625 的接地電阻測試儀進行校準進行校準實現(xiàn)，保證其 測量環(huán)境中的溫度、濕度符合標準。并且使用為ZX128的大功率 低值電阻箱來進行試驗輔助。 整體測量過程如下， 首先通過節(jié)點 電阻測試儀對所輸出的交流和直流電直接施加在被測試物體和 安全接地斷線之間，測量所

7、產(chǎn)生的電流要與被測物體產(chǎn)生壓降， 然后在將電流和電壓的比值，直接測出被測實體的導通電阻值。 電阻值不同區(qū)別來自電流源、電壓、輸出電流等環(huán)節(jié)。在測量過 程中我們建立了如下的數(shù)學模型， 其用意在去使用標準電阻和被 測對象的精度值進行對比， 并且根據(jù)標準電阻來引入不可確定的 分量因素，所建立模型如下：r=Ix-In= Ix-Vn/Rr 接地電阻測試儀電流表的示值誤差Ix 被測接地電阻測試儀電流表示值In 被測電流實際值Vn數(shù)字多用表的電壓讀數(shù)。 通過這一模型我們不難發(fā)現(xiàn)要想提高被測接地電阻測試儀 電流的不確定程度的關鍵在于 Ix 被測接地電阻測試儀電流表示 值的不確定度。我們將 Ix 標準不確定度進

8、行分析，發(fā)現(xiàn)主要來 源于被測電阻測試儀電流重復不當所引起的， 并且這種方法還需 要使用接地電阻測試儀進行評定。 我們是同同型號的標準器進行 10 次連續(xù)的獨立測試獲得 1 組測量值 :8.%,8.97,8.98,8.96,8.95,8.95,8.97,8.98,8.95,8.96。在 使用任意兩臺同型號的電阻測試儀，對 10 個測試點進行獨立測 量，就會獲得 3 組不同的測量值， 這些測量值在描述上能夠形成 單次實驗的標準差。通過以上實驗我們對不確定度的來源有了一定的認識， 所有 的不確定度，都是受到測量對象、資源、環(huán)境影響等產(chǎn)生不同的 測量結(jié)果的，并且在測量結(jié)果的影響下， 成為主要不確定度來

9、 源，所以在不確定度的測量上會形成如下幾個方面：1. 測量定義會出現(xiàn)一定的缺陷， 復測過程中測量的定義也會 受到影響。 測量所獲得的樣本不具備代表性， 所有的代表樣本都 會被定義為被測量形勢，測量過程中對于環(huán)境影響的認識不完 全，不能對監(jiān)測環(huán)境進行完整的控制2. 人為偏差影響較大， 不同的讀數(shù)對數(shù)據(jù)性質(zhì)產(chǎn)生影響。 測 量儀器和計量儀器在性能上的局限性很大， 很多參考標準都不準 確，計量參數(shù)容易出現(xiàn)問題。3. 在測量原理和方法上存在一定的差別， 不同的測量條件下 測量的觀測值會發(fā)生隨機的變化， 不同的系統(tǒng)誤差在修訂上不 完善，對于存在的粗大誤差不能完全剔除。在很多情況下，對于 測量條件變化的判定需要一個較長的規(guī)定時間， 并且根據(jù)不同結(jié) 果做出判定， 此時相應的變化值要具備一定的分散性， 保證測量 結(jié)果的不確定度。結(jié)束語 本文通過對于